(57)【要約】  【課題】  半導体レーザ装置において、高速性と高信頼性を同時に実現する。  【解決手段】  半導体基板10と、該半導体基板10上に積層された下部クラッド層2と、該下部クラッド層2の上側に積層された活性層3と、該活性層3の上側に積層されて、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジをなす上部クラッド層6と、ストライプ状リッジの両側に形成されて、該ストライプ状リッジ領域に選択的に電流注入させる電流阻止層9と、上部クラッド層6および電流阻止層9の上方に形成されて電極と接触する、上部クラッド層と同一の導電性を有する半導体層10と、該半導体層10の上において、少なくともストライプ状リッジの上方領域を除いて積層された誘電体絶縁層20と、該誘電体絶縁層20の全面または一部領域、および半導体層の10上に形成された電極21とを備えてなる半導体レーザ装置において、半導体層10の不純物濃度を１×1018／ｃｍ3以下とする。【選択図】          図２
2006269526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該半導体基板上に積層された下部クラッド層と、
該下部クラッド層の上側に積層された活性層と、
該活性層の上側に積層されて、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジをなす上部クラッド層と、
前記ストライプ状リッジの両側に形成されて、該ストライプ状リッジ領域に選択的に電流注入させる電流阻止層と、
前記上部クラッド層および電流阻止層の上方に形成されて電極と接触する、上部クラッド層と同一の導電性を有する半導体層と、
該半導体層の上において、少なくとも前記ストライプ状リッジの上方領域を除いて積層された誘電体絶縁層と、
該誘電体絶縁層の全面または一部領域、および前記半導体層の上に形成された電極とを備えてなる半導体レーザ装置において、
前記半導体層に、不純物濃度が１×1018／ｃｍ3以下の層が含まれていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記電流阻止層の上方に位置する半導体層の表面から、少なくとも該電流阻止層まで到達し、かつ前記ストライプ状リッジに平行で、該リッジを挟んだ１対の溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
半導体基板と、
該半導体基板上に積層された下部クラッド層と、
該下部クラッド層の上側に積層された活性層と、
該活性層の上側に積層されて、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジをなす上部クラッド層と、
前記ストライプ状リッジ上に形成されて電極と接触する、上部クラッド層と同一の導電性を有する半導体層と、
少なくとも前記ストライプ状リッジの上方領域を除いて積層された誘電体絶縁層と、
該誘電体絶縁層の全面または一部領域、および前記半導体層の上に形成された電極とを備えてなる半導体レーザ装置において、
前記誘電体絶縁層の下側に位置する前記上部クラッド層の表層部が、該上部クラッド層の他の部分よりも高抵抗の半絶縁層とされたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記半導体基板と反対側の面が、ヒートシンク材に半田によって固着されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
赤色領域の光を発する半導体発光装置と、
この半導体発光装置から発せられた、デジタル又はアナログ信号光を伝搬させるプラスチック光ファイバと、
このプラスチック光ファイバから射出した伝搬光を受光する、赤色領域に受光感度を有する半導体受光装置とを備えてなる光通信装置において、
前記半導体発光装置として、請求項１から４いずれか１項記載の半導体レーザ装置が用いられたことを特徴とする光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ装置、特に詳細には、ストライプ状リッジの両側に電流阻止層を備えてなる半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、信号光源として上述のような半導体レーザ装置を用いた光通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、光ファイバを用いた光通信網ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が普及しつつあり、このＦＴＴＨにおいては、現状、商用レベルで最大1Ｇｂｐｓ（ビット／秒）の通信速度が実現されている。それに対して現在の家庭内用の小規模ＬＡＮは、有線（電気）による100Ｍｂｐｓや、無線による10Ｍｂｐｓ、54Ｍｂｐｓ程度の通信速度のものが主流であって、各家庭まで来ている1Ｇｂｐｓという高速大容量回線のメリットを十分に活用し切れていないのが現状である。
【０００４】
このような事情から、家庭内のＬＡＮにおいても、1Ｇｂｐｓ程度の通信速度を実現することが望まれている。しかし、電気信号による有線の通信システムは電磁ノイズの影響を受けやすいので、1Ｇｂｐｓの通信速度では短距離の通信しかできないという問題が有る。その一方無線の通信システムでは、1Ｇｂｐｓの通信速度を実現するのは技術的に困難である。そこで近時、プラスチック光ファイバを用いた光ＬＡＮが着目されている。光配線を利用すれば、電磁ノイズの影響を受けることがないので、１００ｍ程度の距離でも1Ｇｂｐｓの通信速度を実現可能である。
【０００５】
そこで、上述のような光通信システムにおいて信号光源として用いられる半導体レーザは、長寿命であることと同時に、1Ｇｂｐｓ程度の高速変調特性が要求される。この程度の高速変調特性を実現するため、従来、例えば特許文献１に示されているように、逆バイアスｐｎ接合を持つ電流狭窄部に溝を形成し、発光領域を含んだ一部の微小領域のみに電流注入するようにして寄生容量を低減し、高速変調特性向上を図った半導体レーザ装置が提案されている。また特許文献２には、電流阻止層下部に低濃度層を挿入した構造が提案されている。
【０００６】
この種の半導体レーザ装置は、基本的に、基板上に積層された活性層と、この活性層の所定のストライプ状領域のみに電流注入するための開口を有して該活性層の上に形成された電流阻止層を含む、ｐ型およびｎ型の多層膜からなる電流狭窄部とを備えてなるものである。図６には、この種の半導体レーザ装置の代表的なものの構成を示す。図示の通りこの半導体レーザ装置は、ｎ型GaAs基板1、その上に順次積層されたｎ型AlGaInP下部クラッド層2、i-InGaP量子井戸およびi-AlGaInP障壁層からなる多層量子井戸活性層3、ｐ型AlGaInP上部第１クラッド層4、この上部第１クラッド層4の一部領域上に形成されたｐ型AlGaInP上部第２クラッド層6、およびこのｐ型AlGaInP上部第２クラッド層6の上に形成されたｐ型InGaP中間層7を有している。
【０００７】
上記ｐ型AlGaInP上部第２クラッド層6およびｐ型InGaP中間層7は、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジとして形成され、その両側にはそれぞれｎ型GaAs電流阻止層9が形成されている。また、このｎ型GaAs電流阻止層9およびｐ型InGaP中間層7の上にはｐ型GaAs上部第３クラッド層10、ｐ型GaAsコンタクト層11、絶縁膜20、ｐ型電極21が順次形成されている。一方、ｎ型GaAs基板1の下面には、ｎ型電極22が形成されている。
【０００８】
そしてｐ型GaAs上部第３クラッド層10と、ｎ型GaAs電流阻止層９の一部をエッチングして形成された２本の開放溝30が、ストライプ状リッジに沿って平行に、かつその両側において対をなして延びている。
【０００９】
上述のような開放溝を形成する手法は、素子全体に広がる電流阻止層における寄生容量を低減するのに非常に有効であり、この技術により、光通信で1Ｇｂｐｓ程度の大容量通信を実現するに至っている。
【００１０】
ただしこれだけでは、１Ｇｂｐｓを大きく超える高速変調特性は実現できない。そのため、近年の光通信に用いられているInP系材料を用いた1.3μｍ/1.55μｍ帯光通信用半導体レーザでは、例えば特許文献３に示されるように、電極面積を小さくした構造（いわゆるパッド電極構造）を採用し、この部分の寄生容量を低減することで、実用的には2.4Ｇｂｐｓでの通信用光源を実現している。またこの構造は、例えば特許文献４に示されるように、GaAs系材料を用いた650ｎｍ〜1060ｎｍ帯における高速化手法としても提案されている。
【特許文献１】特許第２７４６１３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８４７４号公報
【特許文献３】特開平３−２５６３８６公報
【特許文献４】特開２００３−１０１１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したパッド電極構造を採用して寄生容量低減を図るためには、半導体レーザチップの実装において、パッド電極が形成された側と反対側をヒートシンク等に半田付けすることが大前提となる。つまり、そうしなければ、電極面積を小さくしたことが無意味になってしまう。しかし、特に赤色半導体レーザのように熱抵抗が高くて、放熱に対し有利な実装形態を採用しないと信頼性が悪化する素子においては、その電極側をヒートシンクに半田付けする必要があるので、上記パッド電極を採用しても寄生容量を低減することは不可能であり、その点が高速化の障害となっている。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑み、高速性と高信頼性を同時に実現する半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による半導体レーザ装置は、電極部に寄生する容量自体を低減する構造を適用したものである。電極部での容量は、絶縁膜と絶縁膜を挟んで金属膜および半導体層から構成されているが、このうち半導体層は通常１×1019／ｃｍ3と高い不純物濃度の層で構成されている。そこで本発明ではこの半導体層を、（１）１×1018／ｃｍ3以下の低不純物濃度とする、（２）高抵抗な半導体層とする、という手法により、実効的に寄生容量を低減するようにしたものである。
【００１４】
すなわちより具体的に、本発明による第１の半導体レーザ装置は、
半導体基板と、
該半導体基板上に積層された下部クラッド層と、
該下部クラッド層の上側に積層された活性層と、
該活性層の上側に積層されて、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジをなす上部クラッド層と、
前記ストライプ状リッジの両側に形成されて、該ストライプ状リッジ領域に選択的に電流注入させる電流阻止層と、
前記上部クラッド層および電流阻止層の上方に形成されて電極と接触する、上部クラッド層と同一の導電性を有する半導体層と、
該半導体層の上において、少なくとも前記ストライプ状リッジの上方領域を除いて積層された誘電体絶縁層と、
該誘電体絶縁層の全面または一部領域、および前記半導体層の上に形成された電極とを備えてなる半導体レーザ装置において、
前記半導体層に、不純物濃度が１×1018／ｃｍ3以下の層が含まれていることを特徴とするものである。
【００１５】
なお上記構成の半導体レーザ装置においては、電流阻止層の上方に位置する半導体層の表面から、少なくとも該電流阻止層まで到達し、かつ前記ストライプ状リッジに平行で、該リッジを挟んだ１対の溝が形成されていることが望ましい。
【００１６】
また本発明による第２の半導体レーザ装置は、
半導体基板と、
該半導体基板上に積層された下部クラッド層と、
該下部クラッド層の上側に積層された活性層と、
該活性層の上側に積層されて、共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジをなす上部クラッド層と、
前記ストライプ状リッジ上に形成されて電極と接触する、上部クラッド層と同一の導電性を有する半導体層と、
少なくとも前記ストライプ状リッジの上方領域を除いて積層された誘電体絶縁層と、
該誘電体絶縁層の全面または一部領域、および前記半導体層の上に形成された電極とを備えてなる半導体レーザ装置において、
前記誘電体絶縁層の下側に位置する前記上部クラッド層の表層部が、該上部クラッド層の他の部分よりも高抵抗の半絶縁層とされたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、以上述べた本発明による各半導体レーザ装置は、半導体基板と反対側の面が、ヒートシンク材に半田によって固着されていることが望ましい。
【００１８】
一方、本発明による光通信装置は、
赤色領域の光を発する半導体発光装置と、
この半導体発光装置から発せられた、デジタル又はアナログ信号光を伝搬させるプラスチック光ファイバと、
このプラスチック光ファイバから射出した伝搬光を受光する、赤色領域に受光感度を有する半導体受光装置とを備えてなる光通信装置において、
前記半導体発光装置として、上述の本発明による半導体レーザ装置が用いられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による第１の半導体レーザ装置においては、容量の原因となる絶縁膜の下部に位置する半導体層において、不純物濃度が１×1018／ｃｍ3以下の層を含むようにし、また第２の半導体レーザ装置においては、同じく絶縁膜の下部に位置する半導体層である上部クラッド層の表層部を高抵抗の半絶縁層としたことにより、電極部における寄生容量が低減される。これにより1Ｇｂｐｓを超える高速変調に対応可能で、かつ該半導体レーザ装置をジャンクションダウン方式で実装することも可能となるので、放熱が必須となるデバイス、例えば650ｎｍ帯の半導体レーザにおいて特に有効となる。
【００２０】
ここで、上記不純物濃度に関して詳しく説明する。本発明者のこれまでの研究によれば、ジャンクションダウン方式で実装した赤色半導体レーザを用いて1Ｇｂｐｓ以上の高い帯域を得るためには、上記半導体層の不純物濃度を１×1018／ｃｍ3以下にすることが必要であることが判っている。これは電極部における寄生容量が問題となるためで、例えば不純物濃度が２×1018／ｃｍ3であると、帯域が800Ｍｂｐｓまで低下する。
【００２１】
また上述の半絶縁層とは、比抵抗が１×107〜１×108Ω・ｃｍのものを指す。これに対して本発明の半導体レーザ装置における他の層、例えばAlGaInPクラッド層や活性層であるノンドープGaInP層でも比抵抗は１×106Ω・ｃｍ以下で、これらの層と比較して上記半絶縁層は約10倍以上比抵抗が高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１および図２は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の斜視形状および立断面形状を示すものである。図示されるようにこの半導体レーザ装置は、ｎ型GaAs基板1と、その上に順次積層されたｎ型AlGaInP下部クラッド層2、i-InGaP量子井戸層およびi-AlGaInP障壁層からなる多層量子井戸活性層3、ｐ型AlGaInP上部第１クラッド層4、ｐ型InGaPエッチングストップ層5、ｐ型AlGaInP上部第２クラッド層6、ｐ型InGaP中間層7とを有している。
【００２４】
ｐ型AlGaInP上部第２クラッド層6およびその上に形成されたｐ型InGaP中間層7は、エッチングストップ層5の中央部一部領域の上に形成され、レーザ共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジとなっている。このストライプ状リッジの両側にはｎ型GaAs電流阻止層9が形成され、このｎ型GaAs電流阻止層9およびｐ型InGaP中間層7の上に、ｐ型GaAs上部第３クラッド層10が形成されている。
【００２５】
また、ｐ型GaAs上部第３クラッド層10、ｎ型GaAs電流阻止層9、ｐ型AlGaInP上部第１クラッド層4、および活性層3を貫通する２本の開放溝30が、ストライプ状リッジの両側において、それに沿って平行に形成されている。本例において、これらの開放溝30同士の間の距離は30μｍとされている。
【００２６】
上記ｐ型GaAs上部第３クラッド層10の上には、２本の開放溝30に挟まれた領域においてｐ型GaAsコンタクト層11が形成され、このｐ型GaAsコンタクト層11の表面を除いて、ｐ型GaAs上部第３クラッド層10および開放溝30の表面部にSiO2からなる誘電体絶縁膜20が形成されている。また、片方の開放溝30側に形成された誘電体絶縁膜20およびｐ型GaAsコンタクト層11の上に、金属薄膜からなるｐ型電極21が形成される一方、ｎ型GaAs基板1の下面にはｎ型電極22が形成されている。
【００２７】
ここでｐ型GaAs上部第３クラッド層10、ｐ型GaAsコンタクト層11の不純物濃度はそれぞれ、7×1017／ｃｍ3、5×1018／ｃｍ3とされている。このストライプ状リッジの上方の半導体層の不純物濃度は従来、１×1019／ｃｍ3以上とされていたが、本実施形態のように従来よりも低くすることにより、誘電体絶縁膜20上のｐ型電極21と、誘電体絶縁膜20の下方の半導体層によって生じる寄生容量を著しく低減することが可能になる。
【００２８】
本素子をAlNやSiC、Si等の材料からなるヒートシンクに、ｐ型電極22側を固着するいわゆるジャンクションダウン方式にて半田付けし、さらに直径5.6ｍｍのcan型パッケージに搭載した。
【００２９】
本実施形態による半導体レーザ装置は波長650ｎｍで発振し、最大で20ｍＷの光出力が得られた。なお共振器長は300μｍである。また、本素子を信頼性試験にかけたところ、50℃−５ｍＷという連続動作において、20万時間以上のMTTF (Mean Time To Failure:平均故障時間)が得られた。
【００３０】
次に、本半導体レーザ装置が発するレーザビームをレンズフリーでコア径1ｍｍのプラスチック光ファイバに結合、ドライバICを共に集積化して光通信用送信モジュールを作製した。受信モジュールは、プラスチックファイバからの光をSi製光検出器に結合させるものとした。また光検出器としては受光径25μｍで、帯域が10ＧＨｚのものを用いた。
【００３１】
この光通信システムを用いて伝送特性を評価したところ、伝送速度は3Ｇｂｐｓで、伝送後におけるアイパターンにおいても明瞭な開口（アイ）が認められ、エラーフリーな伝送特性が得られた。このように、3Ｇｂｐｓという高い伝送速度が得られていることにより、本実施形態の半導体レーザ装置において寄生容量が著しく低減したことが裏付けられている。
【００３２】
家庭内LANで求められる通信速度は用途に応じて異なるものの、一般的な通信会社から家まで延びている情報網が1Ｇｂｐｓであり、将来は更に高速化することが予想されている。特にハイビジョンの映像信号を送受信するためには、3Ｇｂｐｓ程度の帯域が必要となる。しかしこのような大容量の情報を、電線を用いた電気信号で送信することは困難であり、そのため電線と光による通信速度の境界は1Ｇｂｐｓと言われている。つまり1Ｇｂｐｓ以下の通信速度で十分な低容量な情報は電線又は無線を用いた通信で、他方、映像信号のように膨大な情報量を取り扱うものはプラスチックファイバを用いた光通信で対応することが有効となっている。本実施形態の半導体レーザ装置も、上述の通り3Ｇｂｐｓの通信速度を実現できるものであるから、後者の用途に十分適用可能となる。
【００３３】
次に、図３を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。なおこの図３において、図１および図２中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。この第２実施形態の半導体レーザ装置は、図１，２に示した第１実施形態と比べると、基本的に、２本の開放溝30の間の領域は除くｐ型GaAs上部第３クラッド層10の表層部、並びに２本の開放溝30の表層部に、イオン注入により高抵抗化させたGaAs半絶縁層41が形成されている点が異なる。つまりSiO2からなる誘電体絶縁膜20は、このGaAs半絶縁層41の上に形成されている。なお、上記GaAs層41に関する「高抵抗」とは、もし該GaAs半絶縁層41が形成されなければこれに代わって露出している各半導体層の表面部分よりも高抵抗であることを示すものであり、より具体的には前述の通り、比抵抗が１×107〜１×108Ω・ｃｍであることを意味する。
【００３４】
また本実施形態において、ｐ型GaAs上部第３クラッド層10およびｐ型GaAsコンタクト層11の不純物濃度はそれぞれ、従来と同様に１×1019／ｃｍ3以上とされている。そして、２本の開放溝30どうしの間の距離は20μｍとされている。
【００３５】
以上のような構成とすることで、誘電体絶縁膜20上に形成したｐ型電極21と、誘電体絶縁膜20の下方の半導体層によって生じる寄生容量をほとんどゼロにすることが可能となる。
【００３６】
本半導体レーザ装置をヒートシンクに対して、ｐ型電極22側を固着するいわゆるジャンクションダウン方式にて半田付けし、さらにチップキャリヤに搭載した。
【００３７】
本実施形態による半導体レーザ装置は波長660ｎｍで発振し、最大で30ｍＷの光出力が得られた。本装置を信頼性試験にかけたところ、50℃−５ｍＷという連続動作において、10万時間以上のMTTF (Mean Time To Failure:平均故障時間)が得られた。また、小信号による本半導体レーザ装置の応答特性を評価したところ、−3ｄＢ遮断周波数として5ＧＨｚという高い帯域を示した。
【００３８】
なお、前述した第１実施形態の半導体レーザ装置において、本第２実施形態で形成しているGaAs半絶縁層41を形成して、寄生容量を低減する効果をさらに高めることも可能である。
【００３９】
次に、図４を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の立断面形状を示すものである。この半導体レーザ装置は、n-GaAs基板1上に、n-AlGaAs下部クラッド層52、i-InGaAsP光ガイド層とi-InGaAs量子井戸層とi-InGaAsP光ガイド層から構成された活性層53、ｐ-AlGaAs上部第１クラッド層54、このクラッド層54の一部とともに、レーザの共振器軸に沿って延びるストライプ状リッジに形成されたp-AlGaAs上部第２クラッド層56、およびp-GaAsコンタクト層11が順次形成されてなる。
【００４０】
また、リッジ領域以外の露出したp-AlGaAs上部第１クラッド層54の表層部は、イオン注入により高抵抗化したGaAs半絶縁層41となっている。また、ストライプ状リッジ上にあるp-GaAsコンタクト層11以外の素子表面は、SiO2からなる誘電体絶縁膜20によって覆われ、該絶縁膜20上の一部領域からp-GaAsコンタクト層11上まで延びるｐ型電極21が形成されている。ここで、絶縁膜20上に形成される電極はワイヤボンディング用のパッド電極である。一方、ｎ型GaAs基板1の下面にはｎ型電極22が形成されている。また、共振器長は300μｍである。
【００４１】
本実施形態の半導体レーザ装置を、チップキャリヤにジャンクションアップにて実装した。小信号による応答特性を評価したところ、−3ｄＢ遮断周波数として18ＧＨｚという高い値が得られた。比較用サンプルとして、イオン注入による高抵抗化を施さなかった素子に関しても評価したところ、−3ｄＢ遮断周波数として14ＧＨｚであり、パッド電極部における寄生容量が低減していることが裏付けられた。
【００４２】
次に、本発明による半導体レーザ装置を用いて構成された短波長レーザ光源について、その側面形状を示す図５を参照して説明する。この短波長レーザ光源は半導体レーザ装置100と、該半導体レーザ装置100から発せられたレーザビームを第２高調波に変換する光波長変換素子101と、半導体レーザ装置100の発振波長を選択してロックする波長ロック光学系110とから構成されたものである。なお半導体レーザ装置100としては、上に説明した３つの実施形態のいずれのものも適用可能である。
【００４３】
光波長変換素子101は、非線形光学効果を有する強誘電体である例えばLiNbO3にMgOがドープされたもの（MgO‐LiNbO3）の結晶からなる基板101ａに、その自発分極を周期的に反転させてなる周期分極反転構造101ｂが形成され、そしてこの周期分極反転構造101ｂに沿ってチャンネル光導波路101ｃが設けられてなるものである。半導体レーザ装置100はこの光波長変換素子101のチャンネル光導波路101ｃに直接結合され、そこから発せられたレーザビームはこのチャンネル光導波路101ｃに入射して導波する際に、周期分極反転構造によって位相整合（いわゆる疑似位相整合）が取られつつ、波長が１／２の第２高調波に変換される。
【００４４】
一方波長ロック光学系110は、半導体レーザ装置100の後方端面から発散光状態で出射したレーザビーム（後方出射光）Ｂｒを平行光化するコリメーターレンズ102ａと、平行光となったレーザビームを収束させる集光レンズ102ｂと、これらのレンズ間に配置された狭帯域バンドパスフィルタからなる波長選択フィルタ103と、レーザビームＢｒの収束位置に配された反射鏡104とから構成されている。
【００４５】
レーザビームＢｒは上記反射鏡104で反射して半導体レーザ装置100にフィードバックされるが、そのとき波長選択フィルタ103によって該レーザビームＢｒの波長が選択され、半導体レーザ装置100の発振波長がこの選択された波長にロックされる。なお波長選択フィルタ103による選択波長は、この波長選択フィルタ103を図中矢印Ａ方向に回転させることによって調整可能である。
【００４６】
この短波長レーザ光源において、半導体レーザ装置100として発振波長が1060ｎｍで光出力が100ｍＷのものを用い、該半導体レーザ装置100と光波長変換素子101との直接結合効率が80％のとき、波長530ｎｍの第２高調波の出力は約10ｍＷであった。
【００４７】
そしてその際、半導体レーザ装置100の駆動電流に1.5ＧＨｚの高周波を重畳して駆動したところ、効率良く高周波重畳がなされ、光波長変換素子101から出力および波長が安定した第２高調波を取り出すことができた。具体的に、高周波重畳無しの場合は30％程度の出力変動が認められたのに対し、高周波重畳した場合の出力変動は１％以下にまで抑えられた。
【００４８】
なお、本発明の技術思想によれば、前述の特許文献４で提案されているようなパッド電極構造でジャンクションアップ実装を採用した半導体レーザにおいても更に容量を低減することが可能で、実装形態によらず全ての実装形態において従来装置より性能を向上させる効果がある。
【００４９】
また、赤色半導体レーザのように、高い放熱性が必要なジャンクションダウン実装でパッド電極構造が採用不可能な場合には特に有効であるが、ジャンクションアップでパッド電極構造を有する素子においても更なる容量を低減する効果があり、高速化に有効である。
【００５０】
次に図７および８を参照して、本発明の第３の実施形態による光通信装置について説明する。図７はこの光通信装置を示す一部破断の概略側面図である。この光通信装置は、送光部231および受光部232を備えて送受信装置として構成されたもので、送光部231と受光部232にはそれぞれ所定長さのＧＩ−ＭＭＦ（屈折率分布型マルチモード光ファイバ）210が接続されている。
【００５１】
以下、上記送光部231について、その一部破断側面形状を概略的に示す図８を参照して詳しく説明する。図示の通り送光部231は、信号光を伝送するＧＩ−ＭＭＦ210と、信号光を発する光源としての半導体レーザ装置211と、この半導体レーザ装置211を内部に封止して収めた樹脂封止パッケージ212と、同様にこの樹脂封止パッケージ212内に封止して収められた、球状の屈折率分布を有するレンズ（以下、球状ＧＲＩＮレンズという）213とから構成されている。
【００５２】
半導体レーザ装置211としては、先に説明した第１〜３実施形態のものがいずれも適用可能である。この半導体レーザ装置211は、樹脂封止パッケージ212の外に引き出された配線214を介して図示外の変調駆動装置等に接続され、伝送する情報に対応して変調された信号光を出射する。ＧＩ−ＭＭＦ210は、比較的高屈折率の円柱状のコア210ａと、その周囲に配された比較的低屈折率の円筒状のクラッド210bとからなるものである。このＧＩ−ＭＭＦ210の一端部はクラッド210bが除去された状態とされて、コア210ａの端面が半導体レーザ装置211と対向するようにして樹脂封止パッケージ212内に収容されている。
【００５３】
球状ＧＲＩＮレンズ213は、半導体レーザ装置211から出射した信号光を集光して上記ＧＩ−ＭＭＦ210のコア端面に照射させる集光レンズとして作用するものであり、その一方の光通過端面（図中左側の光通過端面）が半導体レーザ装置211に密接あるいは近接するとともに、他方の光通過端面（図中右側の光通過端面）がＧＩ−ＭＭＦ210のコア210ａの端面に密接する状態に配置されている。なお、ＧＩ−ＭＭＦ210のコア210ａと球状ＧＲＩＮレンズ213とは接着剤215によって互いに接着されている。
【００５４】
上記の構成において、半導体レーザ装置211から出射した信号光は球状ＧＲＩＮレンズ213により集光されてＧＩ−ＭＭＦ210のコア端面に照射され、該端面からコア210ａ内に入射してそこを伝搬する。このようにして信号光は、ＧＩ−ＭＭＦ210を伝送路として所定の光検出器まで伝送され、そこで検出される。ＧＩ−ＭＭＦ210は、コア径を例えば500μｍ以上と十分太くしても、１Ｇｂｐｓ以上の高速光信号を送受信することが可能となっている。
【００５５】
そして本実施形態の光通信装置においては、半導体レーザ装置211を収めた樹脂封止パッケージ212内にＧＩ−ＭＭＦ210の一端部が収容され、さらにこの樹脂封止パッケージ212内に球状ＧＲＩＮレンズ213も収容されているので、樹脂封止パッケージ212が介在するために半導体レーザ装置211とＧＩ−ＭＭＦ210に球状ＧＲＩＮレンズ213を近づけて配置できないということがなく、該球状ＧＲＩＮレンズ213を半導体レーザ装置211とＧＩ−ＭＭＦ210の端面に密接あるいは十分近接する状態に配置可能となる。そこでこの球状ＧＲＩＮレンズ213として、作製が容易である小サイズのレンズを適用可能となる。
【００５６】
なお本実施形態では、ＧＩ−ＭＭＦ210のコア210ａと球状ＧＲＩＮレンズ213とが接着剤215によって互いに接着されて、両者が密接する状態とされているが、それら両者を互いに近接配置する場合にこのような接着構造を適用することも可能である。さらに、互いに密接あるいは近接する状態に配される半導体レーザ装置211と球状ＧＲＩＮレンズ213とに対して、上述のような接着構造を適用することも可能である。
【００５７】
一方受光部232は、樹脂封止パッケージ212内にＰＤ（フォトダイオード）220、球状ＧＲＩＮレンズ213およびＧＩ−ＭＭＦ210の一端部を収容、封止して構成されている。そこで、図示外の送信装置から出力されてＧＩ−ＭＭＦ210を伝搬して来た信号光は、球状ＧＲＩＮレンズ213により集光されてＰＤ220に入射し、該ＰＤ220によって検出される。なお、上記樹脂封止パッケージ212の代わりに、ＣＡＮパッケージ等を用いることも可能である。
【００５８】
それぞれ一端部が樹脂封止パッケージ212に収容、封止された２本のＧＩ−ＭＭＦ210の他端部は、樹脂封止パッケージ212から外に引き出され、該他端部には共通の光コネクター235が装着されている。この光コネクター235は２つの円筒状のフェルール233、234を有し、一方のフェルール233に送光部31からのＧＩ−ＭＭＦ210の他端部が、そして別のフェルール234に受光部232からのＧＩ−ＭＭＦ210の他端部が接続されている。
【００５９】
上記２つのフェルール233、234はそれぞれ一般的な光ファイバの接続に用いられるものであり、前者にはＧＩ−ＭＭＦ241が、また後者には別のＧＩ−ＭＭＦ242が、各々ＧＩ−ＭＭＦ210と突き合わせて接続可能となっている。したがって、送光部231の半導体レーザ装置211から発せられた信号光はＧＩ−ＭＭＦ210およびＧＩ−ＭＭＦ241を伝搬して所定の受信装置に到達し、情報を伝達する。また、所定の送信装置から発せられた信号光は、ＧＩ−ＭＭＦ242およびＧＩ−ＭＭＦ210を伝搬して、受光部232のＰＤ220によって検出される。
【００６０】
以上、光伝送体としてＧＩ−ＭＭＦを用いる実施形態について説明したが、本発明の光通信装置はＧＩ−ＭＭＦの代わりにステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いて構成することも可能である。また、このようなマルチモード光ファイバとしては、クラッド層を有するタイプのものも、クラッド層を持たないタイプのものも共に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置を示す斜視図
【図２】上記半導体レーザ装置の概略立断面図
【図３】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の概略立断面図
【図４】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の概略立断面図
【図５】本発明の半導体レーザ装置を用いた短波長レーザ光源の概略側面図
【図６】従来の半導体レーザ装置の概略立断面図
【図７】本発明の第４実施形態による光通信装置の一部破断概略側面図
【図８】上記光通信装置の送光部を示す一部破断側面図
【符号の説明】
【００６２】
1     ｎ型GaAs基板
2     ｎ型AlGaInP下部クラッド層
3     活性層（多層半導体部）
4     ｐ型AlGaInP上部第１クラッド層
5     ｐ型InGaPエッチングストップ層
6     ｐ型AlGaInP上部第２クラッド層
7     ｐ型InGaP中間層
9     ｎ型GaAs電流阻止層
10    ｐ型GaAs上部クラッド層
11    ｐ型GaAsコンタクト層
20    誘電体絶縁膜
21    ｐ型電極
22    ｎ型電極
30    容量低減用開放溝
41    半絶縁性半導体層
52    ｎ型AlGaAsクラッド層
53    活性層
54    ｐ型AlGaAs上部第１クラッド層
56    ｐ型AlGaAs上部第２クラッド層
100    半導体レーザ装置
101    光波長変換素子
102ａ、102ｂ    レンズ
103    波長選択フィルタ
104    反射鏡
210、241、242    屈折率分布型マルチモード光ファイバ
211    半導体レーザ装置
220    フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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